射頻掩護雷達同步干擾方法研究

費曰振，劉洪亮，賀方君，谷加臣

（洛陽電子裝備試驗中心，河南洛陽471003）

0 引言

現代雷達為了提高其抗干擾能力，往往設計了較為復雜的工作波形，包括頻率捷變、頻率分集、射頻掩護、重頻參差等，其中射頻掩護信號是具有欺騙性的射頻脈沖信號，用于保護雷達真實工作頻率。射頻掩護信號通常包含1個工作脈沖和1個或2個掩護脈沖，掩護脈沖用于誘導干擾機的偵測系統，使干擾信號頻率鎖定在掩護脈沖信號頻率上；而工作脈沖用于對目標進行探測和跟蹤，該信號在頻域和時域上與掩護脈沖信號錯開，使干擾信號進入雷達接收機的有效功率大幅降低，以達到抗干擾效果。

試驗結果表明，雷達采取射頻掩護措施后，轉發式干擾機很難對雷達產生有效的同步干擾效果。針對該問題，本文從分析射頻掩護信號波形入手，研究了射頻掩護信號對轉發式干擾機的主要影響，進而提出了轉發式干擾機改進設計方法，可對雷達射頻掩護信號實現同步干擾。

1 射頻掩護信號對轉發式干擾機影響分析

1.1 轉發式干擾機同步干擾原理

轉發式干擾機一般是基于數字儲頻技術（DRFM），是通過復制轉發雷達信號，實現同步多假目標干擾，或對存儲的雷達信號進行噪聲調制，實現同步噪聲壓制干擾[1]。其組成及工作原理框圖如圖1所示。

圖1 轉發式干擾機組成及原理框圖

干擾機工作過程為：接收天線將接收到的雷達信號，經接收前端放大、濾波和檢波后分2路，一路送給雷達信號偵察接收分系統，用于測量雷達的信號參數，另一路經下變頻后送給DRFM模塊中的ADC電路進行采樣，并進行存儲；控制計算機根據獲取的雷達參數信息和干擾參數，控制DRFM讀取存儲的信號數據，并進行延時或調制處理后，經DAC電路變為模擬中頻干擾信號。該類干擾機一般采用收/發分時工作體制，DRFM模塊根據接收到的雷達信號脈沖，采用上升沿觸發的模式，產生讀寫時序來控制DRFM采集或轉發雷達信號，從而實現同步干擾。DRFM工作時序如圖2所示。

圖2 DRFM工作時序圖

1.2 射頻掩護信號對轉發式干擾機的影響

傳統的射頻掩護雷達信號包含1個工作脈沖和1個掩護脈沖，掩護信號脈沖在真實信號脈沖之前，當干擾機接收到第1個脈沖后，錯以為是要干擾的雷達信號，DRFM就會連續復制轉發掩護脈沖信號產生多假目標干擾，從而錯失真正的雷達工作脈沖，使干擾機的同步干擾失效[2]。射頻掩護信號對DRFM的影響如圖3所示。

圖3 頻掩護信號對DRFM的影響示意圖

為消弱上述射頻掩護信號的影響，現代干擾機在設計干擾時序時，故意漏過前面的掩護脈沖，而采集后面的脈沖，就“巧妙”地解決了對這種經典射頻掩護雷達同步干擾的問題。然而，雷達對抗總是在“盾與矛”的較量中發展，針對干擾機這種“巧妙”的對抗措施，現代雷達又提出一種改進的射頻掩護時序設計[3]，如圖4所示。

圖4 改進的頻掩護信號時序

改進的射頻掩護雷達在1個重復周期內連續發射3個頻率、脈寬各不相同的脈沖信號，脈沖之間的頻率差和時間差均是可變的，而且可以指定3個脈沖的任意一個為工作脈沖，其它2個為掩護脈沖。這樣，干擾機就偵察不出射頻掩護的規律，無法區分哪個脈沖為工作脈沖、哪個脈沖為掩護脈沖，從而無法實施有效干擾。這種改進的射頻掩護措施對抗同步多假目標干擾和壓制干擾的效果均較好，是目前比較理想的抗同步干擾措施。

2 轉發式干擾機改進設計方法

對于靈活可變的射頻掩護雷達信號，干擾機無法識別雷達信號中的工作脈沖和掩護脈沖，就很容易被欺騙。在這種情況下，可以把射頻掩護雷達信號看作是多個雷達信號，對這幾部雷達信號同時進行復制轉發，從而達到同步干擾效果。

傳統DRFM干擾技術在1個時刻只針對1個特定的信號進行干擾，該特定信號為最新捕獲的信號，一旦有新的信號捕獲，則立即用該信號的波形數據刷新存儲器，用該信號檢波包絡同步存儲器的寫入和讀出，從而實時干擾。若要同時對多個雷達信號干擾，需要對存儲器進行擴充，使DRFM能夠同時保留多個被干擾信號的樣本數據，并保持對每個信號樣本的時間同步。DRFM具有瞬時響應的特點，在雷達信號數據進入存儲器之前，應對當前的輻射源進行編號為Di，對應的存儲單元為Ri，這樣可以保持每個信號與相應的存儲器、讀寫控制一致，達到多雷達信號數據分別存儲、管理和干擾的目的[4]。以干擾3部雷達為例，具體設計方法如下：

改進的DRFM系統由計數/譯碼電路、ADC、3個同步雙口存儲器、讀寫控制模塊、數據合成模塊和DAC組成，如圖5所示。

圖5 改進的DRFM系統組成

首先根據脈沖到達的時間順序，通過一個計數/譯碼電路對到達脈沖進行編號（D1，D2，D3），并產生對應存儲器和讀寫控制的啟動信號。當D1脈沖信號到達后，經ADC電路進行采樣，并量化為I、Q2路數據。ADC輸出數據送至3個并行的同步雙口存儲器，根據計數/譯碼電路的啟動信號，讀寫控制電路選通存儲器R1，對信號進行存儲和干擾調制。當D2、D3脈沖信號到達后，分別選通R2、R3進行存儲和干擾調制。存儲階段，3個存儲器的讀寫控制單元各自獨立工作，分別完成各自模塊的讀寫操作，3個存儲器內的雷達信號數據各不相同，短時內不進行刷新。3個存儲器采取循環存儲的方式，當第4個脈沖到達后，再選通存儲器R1進行存儲。干擾時，3個存儲器中的I、Q干擾調制數據進入數據合成模塊進行矢量相加，得到一組正交干擾信號數據，然后進行D/A變換，得到復合干擾信號。

該設計方法無需事先進行信號識別，干擾資源可設置為通用資源，但需要3個存儲模塊循環工作。采用這種設計方式，可以將3部雷達脈沖信號分別進行存儲和復制轉發，產生復合同步干擾信號，達到同時干擾3部雷達的目的。同理，對于射頻掩護雷達，這種干擾機可同時復制轉發雷達工作脈沖和掩護脈沖，無論雷達設置第幾個脈沖為工作脈沖，都能夠被干擾。

3 仿真驗證

假設某雷達工作時為3脈沖信號（即1個工作脈沖和2個掩護脈沖），且均為線性調頻信號，其中信號頻率分別為 3.35 GHz、3.25 GHz、3.15 GHz，脈寬分別為 32 μs、64 μs、64 μs，脈沖間隔為 10μs，信號帶寬均為2 MHz。經干擾機接收變頻后，信號頻率為50 MHz、150 MHz、250 MHz。3個脈沖信號進行編號存儲后的信號樣本仿真結果如圖6所示。

圖6 雷達信號樣本數據仿真結果

假設干擾機采用多假目標干擾方式，假目標間隔均設為1μs、假目標數量為30個，將存儲的信號樣本數據合成后，產生的復合干擾信號頻譜仿真結果如圖7所示。

圖7 復合干擾信號頻譜仿真結果

由仿真結果可以看出，合成后的干擾信號在3個頻點均能形成干擾分量，達到了同時干擾多個雷達脈沖的效果。

4 結束語

本文從研究射頻掩護信號特性入手，分析了射頻掩護信號對轉發式干擾機的主要影響，進而提出了轉發式干擾機改進設計方法，并對干擾信號進行了仿真驗證，該方法可有效改善干擾機對雷達射頻掩護信號的同步干擾效果，為后續完善干擾機設計缺陷提供了理論參考。■